introduction to mcs-51 peripherals 03.pdf · mcs-51 ในแบบที่มี program memory...

INTRODUCTION TO

MCS-51 PERIPHERALS

1

The Features of The 8051 Core

8-bit CPU

Extensive Boolean processing (Single-bit logic) capabilities

64K Program Memory address space

64K Data Memory address space

128 bytes of on-chip Data RAM

32 bi-directional and individually addressable I/0 lines

Two 16-bit timer/counters

Full duplex UART

6-source/5-vector interrupt structure with two priority levels

On-chip clock oscillator

2

Memory Structure

Program memory Data memory 3

ต าแหนงของ ISR

(Interrupt Service

Routine)

MCS-51 ในแบบทม Program memory ภายใน 4K, 8K และ ไมมเลย

MCS-51 with 128 bytes Internal Data

memory

MCS-51 with 256 bytes Internal Data memory

FFFF

0000

64KBYTES

EXTERNAL

60KBYTES

EXTERNAL

4K BYTESINTERNAL

FFFF

0000

0FFF

1000

56KBYTES

EXTERNAL

8K BYTESINTERNAL

FFFF

0000

1FFF

2000

FFFF

0000

64KBYTES

EXTERNAL

SFRsDIRECTADDRESSINGONLY

DIRECT&INDIRECT

ADDRESSING

FF

00

7F80 +

FFFF

0000

64KBYTESEXTERNAL

SFRsDIRECTADDRESSINGONLYDIRECT&INDIRECTADDRESSING

00

FF

7F80

FF

+80

INDIRECTADDRESSINGONLY

Internal Data Memory

แบงออกเปน สามสวนดวยกน คอ Lower 128, Upper 128 และ SFR

Lower 128 bytes of internal data memory

4

ACCESSIBLE

BY DIRECT

AND INDIRECT

ADDRESSING

ACCESSIBLE

BY DIRECT

ADDRESSING

SPECIAL

FUNCTION

REGISTERS

ACCESSIBLE

BY INDIRECT

ADDRESSING

ONLY

FFH

80H

FFH

80H7FH

00H

LOWER

128

UPPER

128

PORTS

STATUS AND

CONTROL BITS

TIMER

REGISTERS

STRACK POINTER

ACCUMULATOR

(ECT.)

4 BANKS OF

8 REGISTERS

R0-R7

7FH

1FH

2FH

17H

0FH

07H08H

10H

18H

20H

0

BIT-ADDRESSABLE SPACE

(BIT ADDRESSABLE 0-7F

RESET VALUE OF

STACK POINTER

BANK SELECT

BIT IN PSW

00

01

10

11

Upper 128 bytes of internal data memory

Upper 128 น จะมสองสวนทบซอนกนอยใน MCS-51 แบบทม Internal

data memory 256 ต าแหนงเทานน เชน 80C52, 83C154, 83C154D

การเขาถงขอมลทอยใน Upper 128 นจะตองท าโดยใชวธการของ Indirect

addressing เทานน

P89V51RD2

5

64 k internal program memory

12-clock or 6-clock machine cycle

4 interrupt priority levels

Compatible with both TTL and CMOS logic

The data RAM has 1024 bytes of internal memory The device can also address up to

64 kB for external data memory.

MCS-51 Peripherals 6

CPU

Timer/Counter 1Timer/Counter 0

T0 T1

Clock

/12

Serial Port(UART)

External Interrupt 0 External Interrupt 1

INT0 INT1

RXDTXD

Timers/Counters 7

ใน 8051 จะม Timer/Counter อย 2 ชด คอ Timer 0 และTimer 1 ซงนอกจากจะเปนTimers แลว สามารถใชเปน Counters ไดอกดวย โดยการโปรแกรมในรจสเตอร TMOD

TCON (Timer Control Register)

บต ชอ ต าแหนงบต ความหมาย

TCON.7 TF1 8FH บตแฟลกแสดงการโอเวอรโฟลวของ Timer 1 จะ Set โดย Hardware และ Clear โดย Software

TCON.6 TR1 8EH บตควบคมการปด-เปด Timer 1 Set และ Clear โดย Software TCON.5 TF0 8DH แฟลกแสดงการโอเวอรโฟลวของ Timer 0 TCON.4 TR0 8CH บตควบคมการปด-เปด Timer 0

TCON.3 IE1 8BH บตแฟลกแสดงการอนเทอรรพทจาก INT1 จะ Set โดย Hardware และสามารถ Clear ไดดวย Software

TCON.2 IT1 8AH บตเลอกชนดของสญญาณอนเทอรรพทจากอนเทอรรพทภายนอก INT1 สามารถ Set และ Clear ไดดวย Software

TCON.1 IE0 89H บตแฟลกแสดงการอนเทอรรพทจาก INT0

TCON.0 IT0 88H บตเลอกชนดของสญญาณอนเทอรรพทจากอนเทอรรพทภายนอก INT0

Timers 8

TMOD (Timer Mode Control)

บต ชอ Timer ความหมาย

7 GATE 1 บต Gate ของ Timer 1

6 C/T 1 บตเลอก Counter/Timer ของ Timer 1

5 M1 1 Timer 1 Mode bit 1


3 GATE 0 บต Gate ของ Timer 0

2 C/T 0 บตเลอก Counter/Timer ของ Timer 0



9

Timers

M1 M0 การท างาน

0 0 Mode 0 Register THx และ TLx จะท างานเปนตวนบ 13 Bit คาจากการนบ 8 Bit บนมาจาก THx และอก 5 Bit ลางมาจากคา 5 Bit ลางของ TLx

0 1 Mode 1 Register THx และ TLx ท างานเปนตวนบ 16 Bit คาจากการนบ 8 Bit บนอยใน THx

และคาจากการนบ 8 Bit ลางอยใน TLx

1 0 Mode 2 ในการนบของ TLx ขนาด 8 Bit เมอนบถงคาสงสดคอ FFH แลวเมอมการนบตอจะเกด Overflow แลวจะ Reload เอาขอมลจาก THx เขาไปยง TLx เพอเปนคาเรมตนในการนบครงตอไป

1 1 Mode 3 การท างานของ Timer 0 และ Timer 1 จะตางกน Timer 0 TL0 จะท างานเปน 8 Bit Timer/Counter ซงใชงานเหมอนกบ Mode 0 และ TH0

จะท างานเปน Timer ซงควบคมการท างานไดจาก Control bit ของ Timer 1

Timer 1 หยดท างาน

Timers

Timer Mode and Overflow Flag

Mode 0 (13-bit Timer Mode)

Mode 1 (16-bit Timer Mode) เหมอน Mode 0 แตเปน 16 bits

Mode 2 (8-bit Auto–Reload Mode) เมอ TLx เกด Overflow หรอเกดเปลยนแปลงจาก FFH เปน 00H จะมการโหลดคาทเกบไวใน THx ไปเกบไวใน TLx ซงจะเปนคาเรมตนของการนบครงตอไป

10

Timers

Mode 3 (Split Timer Mode)

Timer 0 จะแยกเปน 2 ตวตวละ 8 บต คอ TL0 และ TH0 เมอ Timer เกด Overflow จะมการเซตบต TF0 และ TF1

ในโหมดน Timer 1 จะไมถกใชงานแตเราสามารถสวตชให Timer 1 ไปท างานในโหมดอนได แตการท างานของ Timer 1 จะไมมการอนเทอรรพทเกดขน

11

Timers

การใชเปนตวนบ (Counter) ถาบต C/T เปน “1” ตว Timer จะน า Clock มาจากภายนอกโดยใชขา P3.4 หรอ T0

เปนขา Input Clock ใหกบ Timer 0 และใชขา P3.5 หรอ T1 เปน Input Clock

ใหกบ Timer 1

การนบ 1 ครงจะตองใชเวลา 2 Machine Cycles ดงนนความถสงสดทจะให Timer

ท างานเปน Counter นบได จะมคามากทสด 500kHz ถา MCS-51 ท างานทความถ

สญญาณนาฬกา 12 MHz

12

Timers

Example 1 การเรม, หยดและการควบคม Timers void main (void)

{

TMOD = (TMOD & 0xF0) | 0x01; /* Choose Timer 0, Mode 1(16 bits timer)*/

………………

………………

while (1)

{

TH0 = 0xFF; /*Initialize the timer with FF9CH (65536D-100D) */

TL0 = 0x9C; /* so the timer will overflow after 100 clock cycles*/

TR0 = 1; /* Start Timer 0*/

L1: if(TF0==0)

{

goto L1; /* Wait until Timer 0 overflows*/

}

TR0=0;/* Stop Timer 0*/

TF0 = 0;/* Clear Timer overflow flag 1*/

……………

……………

}

}

13

Timers 14

Example 2.1 สราง pulse โดยใช Software

Delay

#include <REG51.h>

#include <math.h>

delay(unsigned int y){

unsigned int i;

for(i=0;i<y;i++){;}

}

main(){

while(1){

delay(30000);

P1^7 = 1;

delay(30000);

P1^7 = 0;

}

}

Example 2.2 สราง pulse โดยใช Hardware

Delay

#include<reg51.h>

#include <absacc.h>

void timer0_ISR (void) interrupt 1

{

P1^7 =!P1^7;

TF0 = 0;

}

void main (void)

{

TMOD = (TMOD & ~0x0F) | 0x01; /* Set T/C0 Mode 1*/

EA = 1; /* Global Interrupt Enable */

ET0 = 1; /* Enable Timer 0 Interrupts */

TH0 = 0x8A; /* Load TH0 */

TL0 = 0xCF; /* Load TL0 */

TR0 = 1; /* Start Timer 0 */

P1^7 = 1; while (1)

{

…………… /*Other operation*/

……………

}

}

x

x

x

x

x

x

x

1

Port1

30 msec

Timers

Example 3 สรางสญญาณ square wave 10kHz โดยให High 50us และ Low 50 us, Clock 12 MHz

ใช Timer mode 2 โดยให overflow ทก 50 us #include<reg51.h>

#include <absacc.h>

void main (void)

{

TMOD = (TMOD & 0xF0) | 0x02; /* Set T/C0 Mode 2*/

TH0 = 0xCE; /* Load TH0 by 256D-50D=CEH */


while (1)

{

If (TF0==1)

{P1^7 = !P1^7;

TF0=0; }

}

}

15

Timers

Example 4 สรางสญญาณ square wave 1kHz โดยให High 500us และ Low 500 us, Clock 12 MHz

ชวงเวลามากกวา 256 (FFH) ใช Timer mode 1 (16 bits) โดยให overflow ทก 500 us #include<reg51.h>

#include <absacc.h>

void main (void)

{

TMOD = (TMOD & 0xF0) | 0x01;

/* Set T/C0 Mode 1*/

TH0 = 0xFE;

/* Load TH0 and TL0 by 65536D-500D=FE0CH */

TL0 = 0x0C;


while (1)

{ If (TF0==1)

16

{

P1^7 = !P1^7;

TF0=0;

TR0 = 0; /* Stop Timer 0 */

TH0 = 0xFE; /* Load TH0 and TL0 by

65536D-500D=FE0CH */

TL0 = 0x0C;


}

}

}

Timers

Example 5 Delay function [delay()] 50 ms, Clock 12 MHz ใช Timer mode 1 โดยให overflow ทก 50 ms void delay (void)

{

TMOD = (TMOD & ~0x0F) | 0x01; /* Set T/C0 Mode 1*/

TH0 = 0x3C; /* Load TH0 and TL0 by 65536D-50000D=3CB0H */

TL0 = 0xB0;

TF0=0


while (TF0==0);

TF0=0;

TR0 = 0; /* Stop Timer 0 */

}

17

Input /Output Scheduling

Polling

18

while(1)

{ if(P1^0 == 1)

/* Polling for device 0*/

{

service_0();

/* if bit 0 = „1‟ call service_0*/

}

if(P1^1 == 1)


{

service_1();


}

if(P1^2 == 1)


{

service_2();


}

}//end of while(1)

B Requesting

Service ?

Service Routine for

Service B

YES

YES

NO

NO

A Requesting

Service ?

Service Routine for

Service A

NO

C Requesting

Service ?

Service Routine for

Service C

YES

Input /Output Scheduling

Interrupt

DMA

19

Interrupts

20

ระบบการ interrupt ของ 8052 และ 83154

Interrupts

IP (Interrupt Priority Register)

21

Interrupts

IE (Interrupt Enable Register)

22

Interrupts

External interrupts

Timer 0 และ Timer 1 Interrupts

Serial port Interrupt

23

EA --- ET2 ES ET1 EX1 ET0 EX0

01234567

TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

01234567


01234567

TF1 TR1 TF0 TR0 IE1 IT1 IE0 IT0

01234567


01234567

SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI

01234567

EA = 1; EX0 = 1; EX1 = 1; IT0/IT1 = 1 External interrupt caused by a falling edge signal on P3.2/P3.3 IT0/IT1 = 0 External interrupt caused by a low level signal on P3.2/P3.3

EA = 1; ET0 = 1; ET1 = 1; TF0/TF1 = 1 แสดงวาเกดการ interrupt

EA = 1; ES = 1; เมอ TI/RI = 1 จะเกดการ interrupt

IE

TCON

TCON

IE

IE

SCON

Interrupts

TCON (Timer Control Register)

IE1 : TCON.3 แสดงการเกด interrupt มคาเปน 1 เมอมสญญาณ interrupt เขามา มคาเปน 0 เมอมการตอบสนองการ interrupt แลว

IT1 :TCON.2 ถามคาเปน 1 จะเกดการ interrupt เมอสญญาณ

เปลยนจาก 1 เปน 0 ถามคาเปน 0 จะเกดการ interrupt เมอสญญาณ เปน 0

IE0 :TCON.1 เหมอนทอธบายไปแลว ส าหรบ

IT0 :TCON.0 เหมอนทอธบายไปแลว ส าหรบ

24

INT1

INT1

INT0

INT0

Interrupts

Source Vector address

RST 0000H

IE0 0003H

TF0 000BH

IE1 0013H

TF1 001BH

RI + TI 0023H

TF2 + EXF2 002BH

25

Source Interrupt Number

IE0 0

TF0 1

IE1 2

TF1 3

RI + TI 4

TF2 + EXF2 5

Interrupts

Polling Interrupt

Multiple Devices Connected to a Single Interrupt Line

26

MPUINT 1

I/O Interface 1

I/O Interface 2

I/O Interface 3

P1.0 P1.1 P1.2

#include <intrins.h>

……

ISR_1(void) // ISR for interface 1

{…..}


{…..}


{…..}

poll_int () interrupt 2 //The function the be executed

//when external interrupt 1 occurs

{

_push_(PSW); /*Save old status …*/

if (P1^0==0){ ISR_1()}

if (P1^1==0){ ISR_2()}

if (P1^2==0){ ISR_3()}

_pop_(PSW);}

Interrupts

ตวอยาง Intrusion warning system ออกแบบระบบกนผบกรกซงจะสงเสยงความถ 4000 Hz เตอนเปนเวลา 1 วนาท (ใชล าโพงตอกบ P1.7) เมอมสญญาณจาก sensor ทประตท าให INT0 เปน High-to-low transition

ในตวอยางนจ าเปนตองใช 3 interrupts ไดแก external 0 (door sensor), Timer 0 (400 Hz tone), และ Timer 1 (1 second timeout)

#include<reg51.h>


#include <math.h>

unsigned int count

void ex0_isr (void) interrupt 0

{ count=20;

TF0=1; // force timer 0 interrupt

TF1=1; // force timer 1 interrupt

ET0=1; // begin tone for 1 second

ET1=1; // enable timer interrupts

}

void timer1_ISR (void) interrupt 3

{

TR1=1; //65536-1250=64285 (FB1E)

TH1=0xFB; //count for 4000Hz

TL1=0x1E;

P1^7=!P1^7; //Play sound

TR1=1;

}

27

void timer0_ISR (count) interrupt 1 { TR0=0; //Stop timer0 count--; if (count<=0) { ET0=0; // Disable itself ET1=0; // Disable tone } TH0=0x3C; //65536-50000=15536 (3CB0) TL0=0xB0; //0.05 sec delay TR0=1; } void main (void) { TMOD=0x11; //16-bit timer mode IT0 = 1; // Configure interrupt 0 for falling edge EX0 = 1; // Enable EX0 Interrupt IT1 = 1; // Configure interrupt 1 for falling edge EA = 1; // Enable Global Interrupt Flag }

Interrupts

28

ตวอยาง ระบบและโปรแกรมเพอควบคมมอเตอรใหหยดท างานเมอมตวมอเตอรความรอนสงเกนไปหรอหมนเรวเกนกวา 10,000 r.p.m. เชนเชอรวดอณหภมซงตออยกบ

P3.2 (External interrupt 0) จะให logic 0 เมออณหภมสงเกนไป และ optical encoder ซงตออยกบ P3.5 (Timer/Counter 1) จะสงสญญาณทกครงทมอเตอรหมน 1 รอบ วธหยดการท างานของระบบท าไดโดยใหสญญาณท P1.0 เปน 1 โดยทระบบนใช 24MHz crystal oscillator

/* 10000 rpm=166.6r/s, 160 r/s=2r/12500us

#include <REG51.h>

#include <math.h>

#define limit 2

#define stop_signal P1^0

unsigned char sub_counter;

setup_peripherals(){

EA = 1; //setup external interrupt

EX0 = 1;

IT0 = 1;

TMOD = 0x52; // timer 0 mode 2, counter 1 mode 1

TR0 = 1; //setup timer 0

TH0 = 6;

//makes the timer to overflow every 125 uS

ET0 = 1;

TR1 = 1 ; //setup timer 1

}

timer_0() interrupt 1{

sub_counter++ ;

if (sub_counter == 100){

// divide the overflow frequency further more by 100

sub_counter = 0;

// this part is executed every 12500 uS

if ((TL1 + (TH1 * 256)) > limit){

// 2/12500us ~160 r/s //Stop the motor

stop_signal = 1;

TL1 = 0;

TH1 = 0;

}

}

}

over_heat_alarm () interrupt 0{

stop_signal = 1;

}

void main(){

stop_signal = 0; // the motor runs normally

setup_peripherals();

while(1){ // Do nothing, the whole program is carried out by

interrupts!

}

}

สอบปฏบต 1

#include<reg51.h>


#include <absacc.h>

char portLED;

bit flag;

sbit sw0 = P3^2;

sbit sw1 = P3^3;

/********** BASIC FUNCTION **********/

void dmsec (unsigned int count) // mSec Delay

{ unsigned int i; // Keil CA51 (x2)

while (count)

{ i = 230; while (i>0) i--; count--; }

}

29

/********** MAIN PROGRAM **********/

void main()

{

P3 = 0xff;

portLED = 0x01;

while(1)

{

if(sw1 == 0){

P1 = portLED;

dmsec(500);

}else if(flag){

portLED = _cror_(portLED,1);

}

else{

portLED = _crol_(portLED,1);

}

P1 = portLED;

dmsec(500);

if(sw0 == 0){flag=!flag;}

}

}

introduction to mcs-51 peripherals 03.pdf · mcs-51 ในแบบที่มี program memory...

Documents